2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第6节 第2课时 实验 探究导体电阻与其影响因素（

第2课时实验:探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系实验基础实验探究典例研习实验基础实验探究一、数据处理1.金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度。(2)因为用的是毫米刻度尺,读数时要读到毫米的下一位。(3)把三次测量值求平均值作为长度l。2.电阻R的测定方法一平均值法可以将每次测量的U,I分别计算出电阻,再求出电阻的平均值,作为测量结果。方法二图象法可建立U-I坐标系,将测量的对应U,I值描点作出图象,利用图象斜率求出电阻值R。二、误差分析1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,电流表外接,电压表会分流,使测得的电流值大于真实值,造成系统误差。2.长度测量、直径测量、电压表和电流表读数带来偶然误差。3.通电后金属丝的温度变化对电阻率的影响引起误差。4.在坐标纸上描点、作图带来误差。图线应画成平滑的曲线,误差较大的点应当舍去。三、注意事项电流表、电压表测电阻两种接法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测=UI测测=Rx+RARx测量值大于真实值R测=UI测测=xVxVRRRRRx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx两种接法的选择①阻值比较法:若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法②临界值计算法RxVARR时,用电流表外接法RxVARR时,用电流表内接法③实验试探法:按图接好电路,让电压表一根连线P先后与a,b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,则可采用电流表内接法典例研习类型一实验原理与操作【例1】在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中,用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,金属丝的匝数为39,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系。(1)从图中读出金属丝的直径为mm。解析:(1)从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53cm,故直径为2.53cm39≈0.0649cm=0.649mm(0.647～0.651均可)。答案:(1)0.649(0.647～0.651)(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:A.电压表0～3V,内阻约10kΩB.电压表0～15V,内阻约50kΩC.电流表0～0.6A,内阻约0.05ΩD.电流表0～3A,内阻约0.01ΩE.滑动变阻器,0～10ΩF.滑动变阻器,0～100Ω①要求较准确地测出其阻值,电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选。(填序号)②实验中某同学的实物接线如图所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误。错误a:;错误b:.解析:(2)①因为两节干电池的电动势是3V,用3V量程的电压表A;因为金属丝的电阻大约为5Ω,如果把3V的电动势全加在金属丝上,电流才是0.6A,因此用量程是0.6A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5Ω,为了减小实验误差,应选10Ω的滑动变阻器E。②错误a:导线连接在滑动变阻器的滑片上.错误b:采用了电流表内接法。答案:(2)①ACE②错误a:导线连接在滑动变阻器的滑片上错误b:采用了电流表内接法类型二实验数据处理及误差分析【例2】在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,取平均值为0.398mm;(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图1中的(填“甲”或“乙”)图。解析:(2)由图表数据可知,待测电阻阻值约为5Ω,若电路采用限流接法,回路最小电流I=+xERRr滑,代入数值约为0.12A,不可能达到0.020A,所以应该是分压接法。答案:(2)甲(3)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已经连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图中的实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。解析:(3)连接实物图时要注意:开关闭合前,滑动变阻器应处于零阻值处,以使待测电阻的分压最小;应保证开关能控制整个电路的通断;电流从电压表和电流表正极流入。答案:(3)见解析(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U-I坐标系,如图3所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2,4,6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=Ω(保留两位有效数字)。解析:(4)在坐标系中描出2,4,6次测量数据对应的点,然后连线。由于第6个数据描点偏差太大,舍弃不用;图线的斜率即为Rx的阻值,由图可知,Rx=4.4Ω。答案:(4)图线见解析4.4(4.3～4.7均正确)(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为(填选项字母)。A.1×10-2Ω·mB.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m解析:(5)由电阻定律知R=ρlS,则ρ=Sl·R=2π2dlR≈1.1×10-6Ω·m,C正确。答案:(5)C(6)(多选)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法正确的是(填选项字母)。A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析:(6)由于读数而引起的误差是偶然误差,由于电压表与电流表的内阻而引起的误差是系统误差,A,B错误。若将电流表和电压表的内阻计算在内,则消除了电表内阻对实验的影响,即消除了由测量仪表引起的系统误差,C正确。由U-I图象处理数据,体现了多次测量求平均值的思想,而且剔除了个别偶然误差比较大的点,如图线中的第6个点,D正确。答案:(6)CD